Android OpenGL ES 开发中的Buffer使用

在前面介绍Android OpenGL ES简明开发教程 说过为了提高性能，通常将顶点，颜色等值存放在java.nio 包中定义的Buffer类中。

ByteBuffer vbb
 = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length * 4);
vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());
vertexBuffer = vbb.asFloatBuffer();
vertexBuffer.put(vertices);
vertexBuffer.position(0);

本篇简要介绍一下java.nio 包中各种Buffer的定义和用法，也为后面详细介绍Android OpenGL ES开发做点知识上的准备。

使用Java开发文件读取时经常用到的一个包是java.io ，包内定义了各种流Stream 类，将文件或是Stream看作一个byte数组，这种方法一般无法指定字节顺序（不同的计算机系统Byte order 可能不同），操作如“在文件偏移10个字节出读取一个四字节Little-endian整数“在使用Stream方式读取文件时就不十分方便。此外，Stream 方法是按一个字节一个字节方式处理的，读写性能上不是很好。

java.nio （这里的N代表New 新的IO包） 解决了上述java.io 包的这些局限,java.io 包包含了Buffer,Channel, charset 等，但OpenGL ES 只用到Buffer，Buffer具有以下特点：

• 允许以内存缓冲区(buffer)的方式来管理一个Buffer 数组，可以整块整块的读写内存区域，并可以指定Byte order.（大头或是小头）。
• 提供了在指定位置读写各种基本数据类型的简便方法如 putInt ,putLong等。
• 可以充分利用JVM提供的各种优化方法以达到和使用Native Code类型的读写性能。
• 可以直接从OS的内存分配空间，这部分空间可以不受Java 的Garbage collector控制。称为Direct buffer.

简单的说使用java.nio 中的Buffer类提供了更高的访问性能，这也是为什么OpenGL ES使用Buffer类的主要原因。

Buffer定义了三个状态变量：position, limit, capacity

• Capacity: Buffer的容量，表示可以存放的最大字节数，内存分配之后其值保持不变。
• Position: 类似于文件指针，表示下一个可以读写的字节的缺省位置，可以使用函数来重新设置当前的Position.
• Limit： 可以控制当前可以读写的区域，你只可以读写从[0,limit-1]范围内的数组空间，读写超过这个范围将导致抛出异常。

通常情况下这些状态变量有buffer自动管理，但也可以使用方法来重新设置这些变量。

比如： public final Bufferlimit(int newLimit) 重新设置limit

public final Bufferposition(int newPosition) 重新设置position

此外reset ,rewind mark ,clear 等在清空Buffer或是恢复Mark位置时也可修改limit ,position 的值。

get()方法

在ByteBuffer类中提供了四种get()方法用于读取：

1. byte get();
2. ByteBuffer get( byte dst[] );
3. ByteBuffer get( byte dst[], int offset, int length );
4. byte get( int index );

put() 方法

在ByteBuffer中定义了五种put（）方法用于写入：

1. ByteBuffer put( byte b );
2. ByteBuffer put( byte src[] );
3. ByteBuffer put( byte src[], int offset, int length );
4. ByteBuffer put( ByteBuffer src );
5. ByteBuffer put( int index, byte b );

此外还定义了多种基本数据类型的读取写入方法：

· getByte()
· getChar()
· getShort()
· getInt()
· getLong()
· getFloat()
· getDouble()
· putByte()
· putChar()
· putShort()
· putInt()
· putLong()
· putFloat()
· putDouble()

java.nio 包中定义了基类Buffer ，还定义了和各种基本数据类型特定的Buffer类型ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer和ShortBuffer.其中ByteBuffer是其它类型的基础，因为分配内存是通过ByteBuffer的allocate来进行的，然后通过 ByteBuffer 的asXXXBuffer()转为其它类型：

可以使用下面三个方法来创建一个新的ByteBuffer：

public static ByteBuffer allocate(int capacity)
public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity)
public static ByteBuffer wrap(byte[] array)

其中ByteBufferallocateDirect直接从OS分配内存，不受GC的限制，wrap使用已分配的数组作为buffer管理。

然后通过asXXXBuffer 转为其它类型的Buffer：

public abstract CharBuffer asCharBuffer()
public abstract DoubleBuffer asDoubleBuffer()
public abstract FloatBuffer asFloatBuffer()
public abstract IntBuffer asIntBuffer()
public abstract LongBuffer asLongBuffer()
public abstract ShortBuffer asShortBuffer()

以上介绍了Android OpenGL ES相关的Buffer的使用方法，将在不久的将来详细介绍OpenGL ES开发指南。